CN203261930U

CN203261930U - 一种自动喷灌系统的控制装置

Info

Publication number: CN203261930U
Application number: CN2013202508777U
Authority: CN
Inventors: 宋伟; 谈发明; 樊寅逸; 陈太洪
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-09

Abstract

本实用新型提供一种自动喷灌系统的控制装置，包括单片机、向单片机传输温湿度信号的温湿度测量模块、向单片机传输光照强度信号的光照度测量模块、向单片机输入模拟开关量信号的按键模块、数据存储模块、用于与上位PC机通信的USB接口模块、用于实时信息显示的显示模块、用于远程通信的GSM远程无线通信模块、用于控制执行电机的继电器输出模块以及为装置提供工作电源的电源模块。本实用新型结构简单、成本较低、适用性强、使用及维护均较为方便；温湿度、光照度测量和数据处理准确；所测量的环境参数能够实时进行显示且便于存储和调用；克服了传统方式传输的区域性和局限性，为远程监测喷灌环境提供了有力的手段。

Description

一种自动喷灌系统的控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动控制系统，具体涉及用于自动喷灌系统的控制装置。

背景技术

我国自上世纪70年代末起陆续从国外引进现代化温室，并着手研究与温室温度、湿度、光照强度等环境因素相关联的温室喷灌自动控制技术。根据温室的温度、湿度和光照强度等因素自动调整进行温室的灌溉，不但能有利于温室的作物生长，同时能够有效地节约水资源，这对水资源日益匮乏的今天而言有着重大意义。目前，温室自动喷灌系统多见应用，而自动喷灌系统的重要组成部分为其控制部分，也即控制装置。但目前所用的喷灌系统的控制装置多采用采用有线传输方法，对大型温室群而言，采用有线传输网络，存在一次性投资过大，使用维护不便等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、适用性强、使用及维护均较为方便的自动喷灌系统的控制装置。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的自动喷灌系统的控制装置，其结构特点是：包括单片机、温湿度测量模块、光照度测量模块、按键模块、数据存储模块、USB接口模块、显示模块、GSM无线通信模块、继电器输出模块和电源模块；

上述的单片机设有温湿度信号输入端、光照度信号输入端、按键信号输入端、数据存储通信端、串口通信端、显示信号输出端、GSM通信端、继电器控制信号输出端；温湿度测量模块、光照度测量模块和按键模块均设有信号输出端；数据存储模块、USB接口模块和GSM无线通信模块均设有信号输入/输出端；显示模块设有显示信号输入端；继电器输出模块设有控制信号输入端；

单片机的温湿度信号输入端与温湿度测量模块的信号输出端电连接；单片机的光照度信号输入端与光照度测量模块的信号输出端电连接；单片机的按键信号输入端与按键模块的信号输出端电连接；单片机的数据存储通信端与数据存储模块的信号输入/输出端双向信号电连接；单片机的串口通信端与USB接口模块的信号输入/输出端双向信号电连接；显示模块的显示信号输入端与单片机的显示信号输出端电连接；单片机的GSM通信端与GSM无线通信模块的信号输入/输出端双向信号电连接；继电器输出模块的控制信号输入端与单片机的继电器控制信号输出端电连接；电源模块输出装置工作电源VCC。

进一步的方案是：上述的单片机为型号MSP430F149的单片机，其具有1～64号共64个接线脚；单片机的3号接线脚和4号接线脚共同构成其温湿度信号输入端；单片机的5号接线脚和6号接线脚共同构成其光照度信号输入端；单片机的12号接线脚为其按键信号输入端；单片机的13号接线脚和14号接线脚共同构成其数据存储通信端；单片机1的16号～19号接线脚（P1.4～P1.7端）、36～43号接线脚（P4.0～P4.7端）以及58号接线脚（RST端）共同构成单片机的显示信号输出端；单片机的15号接线脚为其继电器控制信号输出端。

进一步的方案是：上述的温湿度测量模块包括集成芯片U1和电阻R5；集成芯片U1为型号SHT10的数字式温湿度传感器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U1的3号接线脚与电阻R5的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U1的5号接线脚共同构成温湿度测量模块的信号输出端。

进一步的方案是：上述的光照度测量模块包括集成芯片U2和电阻R4；集成芯片U2为型号TSL2550的光传感器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U2的2号接线脚与电阻R4的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U2的8号接线脚共同构成光照度测量模块的信号输出端。

进一步的方案是：上述的数据存储模块包括集成芯片U3、电阻R2和电阻R3；集成芯片U3为型号AT24C02的电擦写只读存储器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U3的6号接线脚与电阻R2的一端因共线而形成一个公共接点；集成芯片U3的8号接线脚与电阻R3的一端因共线而形成一个公共接点；该2个公共接点共同构成数据存储模块的信号输入/输出端。

进一步的方案还有：上述的显示模块包括OLED显示屏；其具有1～16号共16个接线脚；OLED显示屏的3号～14号接线脚和16号接线脚共同构成显示模块的显示信号输入端。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的自动喷灌系统的控制装置，温湿度、光照度测量和数据处理准确；所测量的环境参数能够实时进行显示且便于存储和调用；并能够通过GSM方式无线传输数据，克服了传统方式传输的区域性和局限性，为远程监测喷灌环境提供了有力的手段。（2）本实用新型的自动喷灌系统的控制装置，结构简单、成本较低、适用性强、使用及维护均较为方便。

附图说明

图1为本实用新型的系统组成原理框图；

图2为图1中的温湿度测量模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图3为图1中的光照度测量模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图4为图1中的按键模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图5为图1中的数据存储模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图6为图1中的USB接口模块用于将图1中的单片机与使用时所设的监控用的PC机之间信号连接的示意框图；

图7为图1中的显示模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图8为图1中的继电器输出模块的电原理图；图中还显示了其与图1中的单片机的电连接关系；

图9为图1中的GSM无线通信模块的远程无线通信子程序的流程图；

上述附图中的附图标记如下：

单片机1，温湿度测量模块2，光照度测量模块3，按键模块4，数据存储模块5，USB接口模块6，显示模块7，GSM无线通信模块8，继电器输出模块9，电源模块10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的自动喷灌系统的控制装置，主要由单片机1、温湿度测量模块2、光照度测量模块3、按键模块4、数据存储模块5、USB接口模块6、显示模块7、GSM无线通信模块8、继电器输出模块9和电源模块10组成。

单片机1设有温湿度信号输入端、光照度信号输入端、按键信号输入端、数据存储通信端、串口通信端、显示信号输出端、GSM通信端、继电器控制信号输出端；温湿度测量模块2、光照度测量模块3和按键模块4均设有信号输出端；数据存储模块5、USB接口模块6和GSM无线通信模块8均设有信号输入/输出端；显示模块7设有显示信号输入端；继电器输出模块9设有控制信号输入端。

单片机1的温湿度信号输入端与温湿度测量模块2的信号输出端电连接；单片机1的光照度信号输入端与光照度测量模块3的信号输出端电连接；单片机1的按键信号输入端与按键模块4的信号输出端电连接；单片机1的数据存储通信端与数据存储模块5的信号输入/输出端双向信号电连接；单片机1的串口通信端与USB接口模块6的信号输入/输出端双向信号电连接；显示模块7的显示信号输入端与单片机1的显示信号输出端电连接；单片机1的GSM通信端与GSM无线通信模块8的信号输入/输出端双向信号电连接；继电器输出模块9的控制信号输入端与单片机1的继电器控制信号输出端电连接。

电源模块10为本实施例的自动喷灌系统的控制装置提供工作电源VCC。

单片机1本实施例中优选美国德州仪器公司生产的型号为MSP430F149的单片机，其具有1～64号共64个接线脚。单片机1的3号接线脚（P6.4端）和4号接线脚（P6.5端）共同构成其温湿度信号输入端；单片机1的5号接线脚（P6.6端）和6号接线脚（P6.7端）共同构成其光照度信号输入端；单片机1的12号接线脚（P1.0端）为其按键信号输入端；单片机1的13号接线脚（P1.1端）和14号接线脚（P1.2端）共同构成其数据存储通信端；单片机1的16号～19号接线脚（P1.4～P1.7端）、36～43号接线脚（P4.0～P4.7端）以及58号接线脚（RST端）共同构成单片机1的显示信号输出端；单片机1的15号接线脚（P1.3端）为其继电器控制信号输出端。

见图2，温湿度测量模块2主要由集成芯片U1和电阻R5组成。集成芯片U1本实施例中优选采用型号为SHT10的数字式温湿度传感器，该型传感器具有功耗低、长期工作稳定性强等优点，其具有1～8号共8个接线脚。集成芯片U1的3号接线脚（DAT端）与电阻R5的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U1的5号接线脚（SCK端)共同构成温湿度测量模块2的信号输出端。集成芯片U1的7号接线脚（VCC端）与电阻R5的另一端共同接电源VCC。

见图3，光照度测量模块3主要由集成芯片U2和电阻R4组成。集成芯片U2本实施例中优选采用型号为TSL2550的光传感器，其具有1～8号共8个接线脚。集成芯片U2的2号接线脚（SMBDATA端）与电阻R4的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U2的8号接线脚（SMBCLK端)共同构成光照度测量模块3的信号输出端。集成芯片U2的1号接线脚（VDD端）与电阻R4的另一端共同接电源VCC；集成芯片U2的7号接线脚（GND端）接地。

见图4，按键模块4由按钮式开关S1和电阻R1组成。按钮式开关S1的一端接电源VCC，按钮式开关S1与电阻R1的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为按键模块4的信号输出端；电阻R1的另一端接地。

见图5，数据存储模块5主要由集成芯片U3、电阻R2和电阻R3组成。集成芯片U3本实施例中优选采用型号为AT24C02的电擦写只读存储器，其具有1～8号共8个接线脚。集成芯片U3的6号接线脚（SCL端）与电阻R2的一端因共线而形成一个公共接点；集成芯片U3的8号接线脚（SDA端）与电阻R3的一端因共线而形成一个公共接点；该2个公共接点共同构成数据存储模块5的信号输入/输出端。集成芯片U3的2号接线脚（VCC端）、电阻R2的另一端以及电阻R3的另一端共同接电源VCC；集成芯片U3的4号接线脚（WP端）、1号接线脚（A0端）、3号接线脚（A1端）、5号接线脚（A2端）以及7号接线脚（GND端）共同接地。

见图6，USB接口模块6主要由Prolific公司生产的型号为PL2303的RS232-USB接口转换器组成。USB接口模块6通过串口2与单片机通信，通过USB口与上位PC机连接。

见图7，显示模块7主要由OLED显示屏（有机发光二极管显示屏）组成。OLED显示屏具有1～16号共16个接线脚。OLED显示屏的1号接线脚（GND端）接地，2号接线脚（VCC端）接电源VCC；OLED显示屏的3号～14号接线脚和16号接线脚共同构成显示模块7的显示信号输入端。

见图8，继电器输出模块9主要由继电器J1、三极管Q1、二极管D1和电阻R6组成。电阻R6的一端即为继电器输出模块9的控制信号输入端。电阻R6的另一端与三极管Q1的基极电连接，三极管Q1的射极接地，三极管Q1的集电极控制继电器J1的断开和闭合，从而控制喷灌执行电机M的运行和停止。二极管D1起保护继电器作用。

见图9，GSM无线通信模块8通过串口与单片机1双向信号电连接。GSM无线通信模块8具有GSM遥控管理和GSM短信输出两类功能。通过单片机1控制远程无线通信子程序来完成，只要发送相应的短信，即可查询当前的单个温度、湿度、光照度参数或当前测得的所有的温度、湿度、光照度参数。

本实施例的自动喷灌系统的控制装置的工作原理简述如下：

本实施例的自动喷灌系统的控制装置，单片机1为控制核心，系统通过温湿度测量模块2测量温室的温度和湿度参数并将参数信号实时传输给单片机1；光照度测量模块3测量光照强度参数并将参数信号实时传输给单片机1；单片机1通过其内置的程序对接收的温度、湿度和光照度信息进行相应的处理，需要时通过继电器输出模块9调用执行电机M执行喷灌。按键模块4用于人工产生模拟开关输入信号，完成相应的输入控制。当按键S1按下时，有模式输入信号产生，单片机1通过软件判断P1.0口的电平，来判断按键是否按下，P1.0口为高电平，则按键按下。当有数个按键时，可以组成矩阵式键盘。数据存储模块5用于存储单片机1传送和处理后的相关数据，并供单片机1随时调用，如将过去24小时的测量数据进行回放，进行数据分析和处理，便于对系统工作情况进行总结等。USB接口模块6用于需要时与上位PC机进行通信连接，由上位PC机实施控制。显示模块7实时显示测得的当前的温度、湿度和光照度等字符、图形及相关信息。GSM无线通信模块8的GSM遥控管理和GSM短信输出通过单片机1内置的远程无线通信子程序来完成，只要发送相应的短信，即可查询当前的温度、湿度、光照度或当前测得的所有的环境参数；同时也可以通过发送指令遥控继电器，以完成相应的控制电机M实施喷灌操作。

综上上述，本实施例的的自动喷灌系统的控制装置，其温湿度、光照度测量和数据处理准确；所测量的环境参数能够实时进行显示且便于存储和调用；并能够通过GSM方式无线传输数据，克服了传统方式传输的区域性和局限性，为远程监测喷灌环境提供了有力的手段；而且，本实施例的自动喷灌系统的控制装置，结构简单、成本较低、适用性强、使用及维护均较为方便。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims

1.一种自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：包括单片机（1）、温湿度测量模块（2）、光照度测量模块（3）、按键模块（4）、数据存储模块（5）、USB接口模块（6）、显示模块（7）、GSM无线通信模块（8）、继电器输出模块（9）和电源模块（10）；

所述的单片机（1）设有温湿度信号输入端、光照度信号输入端、按键信号输入端、数据存储通信端、串口通信端、显示信号输出端、GSM通信端、继电器控制信号输出端；温湿度测量模块（2）、光照度测量模块（3）和按键模块（4）均设有信号输出端；数据存储模块（5）、USB接口模块（6）和GSM无线通信模块（8）均设有信号输入/输出端；显示模块（7）设有显示信号输入端；继电器输出模块（9）设有控制信号输入端；

单片机（1）的温湿度信号输入端与温湿度测量模块（2）的信号输出端电连接；单片机（1）的光照度信号输入端与光照度测量模块（3）的信号输出端电连接；单片机（1）的按键信号输入端与按键模块（4）的信号输出端电连接；单片机（1）的数据存储通信端与数据存储模块（5）的信号输入/输出端双向信号电连接；单片机（1）的串口通信端与USB接口模块（6）的信号输入/输出端双向信号电连接；显示模块（7）的显示信号输入端与单片机（1）的显示信号输出端电连接；单片机（1）的GSM通信端与GSM无线通信模块（8）的信号输入/输出端双向信号电连接；继电器输出模块（9）的控制信号输入端与单片机（1）的继电器控制信号输出端电连接；电源模块（10）输出装置工作电源VCC。

2.根据权利要求1所述的自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：所述的单片机（1）为型号MSP430F149的单片机，其具有1～64号共64个接线脚；单片机（1）的3号接线脚和4号接线脚共同构成其温湿度信号输入端；单片机（1）的5号接线脚和6号接线脚共同构成其光照度信号输入端；单片机（1）的12号接线脚为其按键信号输入端；单片机（1）的13号接线脚和14号接线脚共同构成其数据存储通信端；单片机1的16号～19号接线脚、36号～43号接线脚以及58号接线脚共同构成单片机（1）的显示信号输出端；单片机（1）的15号接线脚为其继电器控制信号输出端。

3.根据权利要求2所述的自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：所述的温湿度测量模块（2）包括集成芯片U1和电阻R5；集成芯片U1为型号SHT10的数字式温湿度传感器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U1的3号接线脚与电阻R5的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U1的5号接线脚共同构成温湿度测量模块（2）的信号输出端。

4.根据权利要求3所述的自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：所述的光照度测量模块（3）包括集成芯片U2和电阻R4；集成芯片U2为型号TSL2550的光传感器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U2的2号接线脚与电阻R4的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点与集成芯片U2的8号接线脚共同构成光照度测量模块（3）的信号输出端。

5.根据权利要求4所述的自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：所述的数据存储模块（5）包括集成芯片U3、电阻R2和电阻R3；集成芯片U3为型号AT24C02的电擦写只读存储器，其具有1～8号共8个接线脚；集成芯片U3的6号接线脚与电阻R2的一端因共线而形成一个公共接点；集成芯片U3的8号接线脚与电阻R3的一端因共线而形成一个公共接点；该2个公共接点共同构成数据存储模块（5）的信号输入/输出端。

6.根据权利要求5所述的自动喷灌系统的控制装置，其特征在于：所述的显示模块（7）包括OLED显示屏；其具有1～16号共16个接线脚；OLED显示屏的3号～14号接线脚和16号接线脚共同构成显示模块（7）的显示信号输入端。